(57)【要約】【課題】  加工が容易な光ファイバ端部及びその加工方法を提供する。【解決手段】  ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルール１とそのフェルール１に収容された石英ガラスを素材とするホーリーファイバ２とが互いに融着していると共に、上記ホーリーファイバ２の空孔４が該ホーリーファイバ２に由来する石英ガラスで封止されている。【選択図】  図１
2007025531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルールとそのフェルールに収容された石英ガラスを素材とするホーリーファイバとが互いに融着していると共に、上記ホーリーファイバの空孔が該ホーリーファイバに由来する石英ガラスで封止されていることを特徴とする光ファイバ端部。
【請求項２】
ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルールとそのフェルールに収容された石英ガラスを素材とする充実ファイバとが互いに融着していることを特徴とする光ファイバ端部。
【請求項３】
ホーリーファイバ心線の端部の被覆を除去して石英ガラスを素材とする裸のホーリーファイバを露出させ、ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルール内に上記裸のホーリーファイバを挿入して上記裸のホーリーファイバの先端を上記フェルールの先端より突き出させ、このフェルールの先端を加熱することにより、上記フェルールと上記裸のホーリーファイバとを互いに融着させると共に、上記裸のホーリーファイバの先端を溶融させて空孔に流入させ、冷却後に、上記裸のホーリーファイバの先端を上記フェルールの先端と一括して端面研磨することを特徴とする光ファイバ端部の加工方法。
【請求項４】
充実ファイバ心線の端部の被覆を除去して石英ガラスを素材とする裸の充実ファイバを露出させ、ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルール内に上記裸の充実ファイバを挿入して上記裸の充実ファイバの先端を上記フェルールの先端まで到達させ、このフェルールの先端を加熱することにより、上記フェルールと上記裸の充実ファイバとを互いに融着させ、冷却後に、上記裸の充実ファイバの先端を上記フェルールの先端と一括して端面研磨することを特徴とする光ファイバ端部の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ端部及びその加工方法に係り、加工が容易な光ファイバ端部及びその加工方法を提供するに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホーリーファイバ、フォトニック結晶ファイバなどの新しい光ファイバが注目されている。この種の光ファイバについては非特許文献１に開示されている。
【０００３】
本発明が対象とする光ファイバのひとつであるホーリーファイバは、図４に示されるように、屈折率の高いコア部４１と、このコア部４１を取り囲む屈折率の低いクラッド部４２とを有し、そのクラッド部４２にファイバ軸方向に伸びた複数の空孔４３が存在する。ホーリーファイバの端部において空孔４３が開放されていると、その開口から水分が内部に浸入する結果、機械的強度が低下したり、温度変化による露結によって光学的特性の変動が生じる恐れがある。
【０００４】
また、メカニカルスプライスと呼ばれるＶ溝接続具やＭＴコネクタと呼ばれる多心コネクタでは、接続する光ファイバの端面間に液体からなる屈折率整合剤を充填して端面での反射と損失を低減させているが、ホーリーファイバについては、この屈折率整合剤が端面間隙から空孔４３に流入して大きな光反射や光伝送損失を引き起こす心配がある。
【０００５】
また、屈折率整合剤の屈折率がクラッド部４２の屈折率より大きいと、屈折率整合剤が空孔４３に流入したとき光伝送損失が大きく増加してしまう。
【０００６】
特許文献１には、これらを防止するためにホーリーファイバの空孔を封止する方法が開示されている。すなわち、接着剤をファイバ端面から空孔に注入して固化させる方法、ファイバ中間部を事前にクラッド部の周囲から加熱して空孔をつぶす方法、端面を融着接続装置（気体放電の熱でファイバ端部を溶融させて接続する装置）で加熱して空孔を封止する方法、一般の光ファイバ（空孔のない光ファイバ）と融着接続することにより空孔を封止する方法などである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３２３６２５号公報
【特許文献２】特開２００５−２４８４２号公報
【非特許文献１】「フォトニック結晶ファイバ及びホーリーファイバの開発動向」、月刊誌オプトロニクス、オプトロニクス（株）発行、Ｎｏ．７，ｐｐ．２０３−２０８（２００１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の空孔封止方法のうち、加熱による方法は、接着剤を用いる方法に比べて、経年劣化の心配がなく、端面研磨も容易である。
【０００９】
しかしながら、ファイバ中間部を事前にクラッド部の周囲から加熱して空孔をつぶす方法では、空孔へその周囲のクラッド材が落ち込むことにより封止できるのであるから、材料の量が変わらない分、ファイバ外径（クラッド部径）は小さくなってしまう。例えば、直径が１０μｍの空孔が６つあり、クラッド部径１２５μｍのホーリーファイバは、空孔封止後、クラッド部径が１２２．６μｍとなり、２．４μｍも小さくなってしまう。
【００１０】
このクラッド部径は、通常のコネクタ接続にあたっての標準的な光コネクタフェルール（以下、単にフェルールと称す）の穴径寸法から大きく外れるものである。
【００１１】
また、加熱源が前述の融着接続装置の場合には、放電気体の温度が高くなるためにクラッド部表面でのクラッド材蒸発の影響があり、クラッド部径は計算よりもさらに小さくなる。よって、フェルールの穴径を最適化するためにフェルールを選択するのに手間がかかる。もちろん、空孔の総断面積がもっと大きい場合には空孔封止後、クラッド部径はもっと小さくなる。
【００１２】
また、端面を融着接続装置で加熱して空孔を封止する方法では、放電気体がファイバ端面とその周囲のクラッド部表面を一緒に加熱することになるため、ファイバ端部のエッジが丸まってしまい、端面周囲の寸法が変化しやすいという欠点がある。局所的にファイバ外径が大きくなることもあるから、フェルールの穴に光ファイバが入らないというトラブルが発生することがある。
【００１３】
また、一般の光ファイバを融着接続する方法は、一般の光ファイバとホーリーファイバとの間での接続損失が増えることになるため、望ましくない。加えて、ファイバ接続部に段差ができたりすると、フェルールの穴に光ファイバを入れにくくなるという問題もある。
【００１４】
特許文献２には、これらの問題を解決するべく、ファイバ端面の空孔近辺を局所的に加熱することによって、光ファイバの周囲が溶融しない状態を保つ方法、ファイバ端面の空孔にガラス粉を詰めてファイバ端部を加熱する方法が開示されている。また、フェルールに光ファイバを装着固定した後にファイバ端面を加熱して穴封止してもよいことが開示されている。
【００１５】
しかしながら、特許文献２の手法には以下の問題点がある。
【００１６】
ファイバ端面を封止した後に光ファイバをフェルールに取り付ける手順では、ファイバ加熱処理のためのアライメントの際にファイバ表面を傷付けやすいので、コネクタの長期信頼性が保証しにくい。また、空孔が封止されているファイバ軸方向の長さが短いため、フェルールに対するファイバ端面の位置決めが面倒である。
【００１７】
一方、フェルールに光ファイバを装着固定した後にファイバ端面を加熱して空孔封止する手順では、加熱前にファイバ端面を光軸と直角に形成しておくことに難しさがある。すなわち、端部を研磨する方法であれば、空孔に研磨屑が詰まりやすいので研磨後の加熱前に十分な洗浄処理が必要となる。端部をカットする方法であれば、フェルール端面際で光ファイバを光軸と直角にカットすることが難しい。なお、フェルールに光ファイバを取り付ける際には、フェルールに接着剤を入れた後に光ファイバをフェルールに挿入するため、ファイバ端面が接着剤に覆われてしまうことになる。従って、事前に端面を完成しておくことはできないのである。
【００１８】
ホーリーファイバの端部に関する問題点を述べたが、空孔のない充実ファイバの端部においても、空孔に関連する以外の部分で同様の問題点がある。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、加工が容易な光ファイバ端部及びその加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために本発明の光ファイバ端部（ホーリーファイバの場合）は、ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルールとそのフェルールに収容された石英ガラスを素材とするホーリーファイバとが互いに融着していると共に、上記ホーリーファイバの空孔が該ホーリーファイバに由来する石英ガラスで封止されているものである。
【００２１】
また、本発明の光ファイバ端部（充実ファイバの場合）は、ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルールとそのフェルールに収容された石英ガラスを素材とする充実ファイバとが互いに融着しているものである。
【００２２】
また、本発明の加工方法（ホーリーファイバの場合）は、ホーリーファイバ心線の端部の被覆を除去して石英ガラスを素材とする裸のホーリーファイバを露出させ、ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルール内に上記裸のホーリーファイバを挿入して上記裸のホーリーファイバの先端を上記フェルールの先端より突き出させ、このフェルールの先端を加熱することにより、上記フェルールと上記裸のホーリーファイバとを互いに融着させると共に、上記裸のホーリーファイバの先端を溶融させて空孔に流入させ、冷却後に、上記裸のホーリーファイバの先端を上記フェルールの先端と一括して端面研磨するものである。
【００２３】
また、本発明の加工方法（充実ファイバの場合）は、充実ファイバ心線の端部の被覆を除去して石英ガラスを素材とする裸の充実ファイバを露出させ、ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルール内に上記裸の充実ファイバを挿入して上記裸の充実ファイバの先端を上記フェルールの先端まで到達させ、このフェルールの先端を加熱することにより、上記フェルールと上記裸の充実ファイバとを互いに融着させ、冷却後に、上記裸の充実ファイバの先端を上記フェルールの先端と一括して端面研磨するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２５】
（１）加工が容易になる。
【００２６】
（２）光ファイバ端部の信頼性が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２８】
図１に示されるように、本発明の光ファイバ端部（ホーリーファイバの場合）は、ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルール１とそのフェルール１に収容された石英ガラスを素材とするホーリーファイバ２とが融着部３において互いに融着していると共に、ホーリーファイバ２の空孔４が封止部５において該ホーリーファイバ２に由来する石英ガラスで封止されているものである。空孔４は、コア部６を囲むクラッド部７に形成されている。
【００２９】
この光ファイバ端部の端面８は、中心部が周辺部に比べてわずかに膨らんだドーム状に研磨されている。このドーム形状は、一般の光コネクタと同様の形状であり、コネクタ接続時の低反射接続を実現することができる。
【００３０】
以下、この光ファイバ端部の加工方法を説明する。
【００３１】
まず、光ファイバ心線は光ファイバの外周に複数層の被覆を施したものであるから、この被覆を剥離させて裸の光ファイバを取り出す必要がある。そこで、図２（ａ）に示されるように、光ファイバ心線２１の先端から所定の長さ被覆２２を剥離させて裸の光ファイバ２３を露出させる。この裸の光ファイバ２３の露出長さは後述するフェルール１の寸法に合わせたものである。なお、被覆切断と除去を一括して行うツールが市販されているので、このツールを改造すれば、露出長さを精度よく所望した長さにすることができる。
【００３２】
次に、図２（ｂ）に示されるように、被覆際２４をほぼ長手方向の中心とし裸の光ファイバ２３の一部（被覆際２４に近い側）から被覆２２の一部にわたる範囲に接着剤２５を塗布する。このとき、裸の光ファイバ２３の先端に近い側には接着剤２５が付かないようにする。
【００３３】
次に、図２（ｃ）に示されるように、光ファイバ心線２１をフェルール２６に装着する。ここで、フェルール２６について説明しておくと、フェルール２６は光ファイバ（裸の光ファイバ）２３を挿入する光ファイバ挿入穴２７を有するフェルール本体２８と、光ファイバ心線（光ファイバに被覆を施したもの）２１を挿入する心線挿入穴２９を有するフランジ３０とを両挿入穴２７，２９が同軸一直線に繋がるよう接合したものである。
【００３４】
このようにして、光ファイバ心線２１をフェルール２６に装着すると、図２（ｄ）に示されるように、裸の光ファイバ２３の先端がフェルール本体２８の先端より少し突き出すことになる。つまり、裸の光ファイバ２３の露出長さはフェルール本体２８の長さより少し長いようにしておく。また、接着剤２５により、裸の光ファイバ２３の一部は光ファイバ挿入穴２７の内周に接着され、被覆２２の一部は心線挿入穴２９の内周に接着される。接着剤２５が硬化すると、光ファイバ心線２１とフェルール２６が一体化され、光ファイバ心線２１は抜けなくなる。
【００３５】
その後、図２（ｅ）に示されるように、フェルール２６の先端を裸の光ファイバ２３の先端とともに加熱する。加熱には、融着接続装置で使われている気体放電、炭酸ガスレーザ光の照射、マイクロトーチなどが適用できる。
【００３６】
ここで、フェルール本体２８の素材はガラス又は結晶化ガラスである。ホウケイ酸ガラスを素材とするフェルールやＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系ガラスを成分とする結晶化ガラスを素材とするフェルールが市販されているので、これらを利用できる。これらの素材の融点は裸の光ファイバ２３の素材である石英ガラスの融点より低いので、光ファイバ挿入穴２７近傍のガラスが溶けて裸の光ファイバに密着し、裸の光ファイバ２３は突き出した部分から解けてフェルール２６と融着する。このとき、溶融した石英ガラスが表面張力によって空孔に押し込まれていく。このようにして、空孔（図１参照）４が光ファイバに由来する石英ガラスで封止されることになる。
【００３７】
冷却後、裸の光ファイバ２３の先端とフェルール２６の先端とが融着している部分を一括して端面研磨することにより、図２（ｆ）に示されるように、光ファイバ端部全体の形状をコネクタ接続できる形状に整える。
【００３８】
以上の工程中に、空孔がどのように封止されたか、図３を用いて詳しく説明する。
【００３９】
図３（ａ）に示されるように、フェルール２６の先端より裸の光ファイバ２３の先端が少し突き出している。空孔３１は２個しか図示されていないが、図４のように６個でもよいし、個数に限定はない。
【００４０】
このフェルール２６の先端を加熱すると、図３（ｂ）に示されるように、裸の光ファイバ２３が溶融して、溶けた石英ガラス３２が空孔３１に浸入する。これにより、空孔３１は封止される。図示されない他の空孔も同様に封止されることは言うまでもない。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、空孔が光ファイバと同じ素材で封止されるため、樹脂などの異なる素材で封止するよりも信頼性に優れた光ファイバ端部が提供できる。
【００４２】
また、本発明によれば、フェルール端面で光ファイバがフェルールと融着するため、接着剤で光ファイバをフェルールに固定する従来方法よりも強固に固定できる。従って、被覆際に塗布する接着剤については、信頼性確保のための接着強度への要求を緩和できるため、硬化の早い接着剤を適用できる利点がある。
【００４３】
ここまでの実施の形態では光ファイバをホーリーファイバとしたが、光ファイバが空孔のない充実ファイバであっても、本発明は適用できる。充実ファイバの一例としてシングルモードファイバを考える。この場合、光ファイバ端部は、ガラス又は結晶化ガラスを素材とするフェルールとそのフェルールに収容された石英ガラスを素材とするシングルモードファイバとが互いに融着しているものとなる。すなわち、図１において、空孔４を無くしてホーリーファイバ２をシングルモードファイバに置き換えたものとなる。
【００４４】
加工方法についても、手順は図２と全く同じであり、相違は図２（ｅ）の加熱工程において溶融したガラスが空孔に流れ込む工程がなくなるだけである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の光ファイバ端部の側面透視図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は本発明の加工方法の各工程における光ファイバ端部の側面透視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明による加工途中の光ファイバ端部の側面透視拡大図である。
【図４】ホーリーファイバの断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  フェルール
２  光ファイバ（ホーリーファイバ）
３  融着部
４  空孔
５  封止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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